Hcmute nghiên cứu thiết kế thiết bị tách gạch tôm và thịt tôm còn lại trong đầu tôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TÁCH GẠCH TƠM
VÀ THỊT TƠM CỊN LẠI TRONG ĐẦU TƠM
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T2014-101

S KC0 0 5 5 2 6

Tp. Hồ Chí Minh, 11/2014

Luan van


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH & CN CẤP TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TÁCH GẠCH
TƠM VÀ THỊT TƠM CỊN LẠI TRONG ĐẦU TÔM
MÃ SỐ: T2014 - 101

Chủ nhiệm đề tài:

GV. Hồ Viết Bình

TP. HCM, Tháng 11 Năm 2014

Luan van


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT
TP. HỒ CHÍ MINH
Khoa Cơ khí Chế tạo máy

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt nam

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------------------------------Tp. HCM, Ngày 7 tháng 11 năm 2014

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1.Thơng tin chung:
-Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ TÁCH GẠCH TƠM VÀ
THỊT TƠM CỊN LẠI TRONG ĐẦU TƠM
- Mã số: T2014 – 101
- Chủ nhiệm: Hồ Viết Bình
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM
- Thời gian thực hiện: tháng 3/2014 đến tháng 11/2014
2.Mục tiêu:
Nghiên cứu phƣơng pháp và thiết bị tách gạch, thịt trong đầu tôm phục vụ cho
ngành chế biến tôm nhằm nâng cao năng suất chế biến đầu tơm và tiết kiệm ngun
liệu.
3.Tính mới và sáng tạo:
Phƣơng pháp ép liên tục để dễ tự động hóa đồng thời ép qua 2 cặp trục và có
sàng nhằm lấy hết gạch và thịt trong đầu tôm.
4.Kết quả nghiên cứu:
- Nghiên cứu thiết kế máy ép có năng suất khoảng 500 Kg/ngày 8 giờ.
- Chế tạo đƣợc phần ép của máy để thực nghiệm một vài thơng số cịn thiếu.
5.Sản phẩm:
Tập thuyết minh kèm đĩa CD chứa kết quả nghiên cứu.
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
Tƣ vấn thiết kế máy ép đầu tôm cho các công ty có nhu cầu
Trƣởng đơn vị
(ký, họ và tên)

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

Hồ Viết Bình
2

Luan van


INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
- Project title: SHRIMP-SPLITTING EQUIPMENT RESEARCH
- Code number: T2014 – 101
- Coordinator: Ho Viet Binh
- Implementing institution: HCMC University of Technical and Education
- Duration: March 2014 to December 2014
2. Objective(s)
- Research in shrimp-splitting methods and equipment for materials savings
and productivity improving in shrimp processing industry
3. Creativeness and innovativeness:
- Automatic forced-continuous method and pressed through two pairs of axes to
take off in the shrimp meat
4. Research results:
- Research design presses yield about 500 kg / day 8 hours.
- Manufacturing the molding machine to test some missing parameters
5. Products:
- Description notes and a CD including contents and research results
6. Effects, transfer alternatives of research results and applicability:
- Apply on Machinery Technology training courses
- Consulting on design the shrimp-splitting machine for firms

3

Luan van


Chƣơng 1- TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1-1 Đặt vấn đề
Hiện nay, phần lớn đầu tôm đƣợc bán lại
cho các công ty chế biến thức ăn gia súc, đầu
tôm sẽ đƣợc nghiền và xay nhuyễn để trộn vào
thức ăn cho gia súc, gia cầm vì đầu tơm là
nguồn thức ăn giàu đạm thay thế bột cá. Hơn
nữa, giá thành thức ăn sản xuất từ nguyên liệu
này thấp hơn so với dùng bột cá.
Tuy nhiên trong đầu tơm cịn sót lại một
lƣợng thịt do q trình cắt, lƣợng thịt này lấy ra
có thể làm muối tôm, mắm tôm hay thức ăn chế
biến sẵn. gạch tôm là phần tạo ra mùi tôm nhiều nhất nên thƣờng sử dụng trong bánh
phồng tôm, muối tôm, các loại thực phẩm cần mùi tôm. Đồng thời thịt và gạch cũng
chứa một lƣợng đạm khá cao.
Theo kết quả khảo sát của Trƣờng ĐH Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh tỷ lệ
đầu của tơm chiếm khoảng 35 – 45% trọng lƣợng cơ thể. Tận dụng nguồn phụ phẩm
này sẽ mang lại một nguồn thu khá lớn cho các nhà máy chế biến. Mới đây, nhóm
nghiên cứu gồm PGS.TS Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh, khoa công nghệ thực
phẩm trƣờng ĐH Nơng lâm Thành phố Hồ Chí Minh phân tích thành phần cho thấy:
hàm lƣợng protein của đầu tôm chiếm tỷ lệ khá cao: 11%. Dù vậy, việc tận dụng và
chế biến đầu tôm ở nƣớc ta vẫn chƣa đƣợc chú ý nhiều, các phƣơng pháp chế biến cịn
thủ cơng và tốn kém, việc khơng tiêu thụ hồn tồn lƣợng phụ phẩm này có nguy cơ
gây ơ nhiễm môi trƣờng.

1-2 Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu và thiết kế thiết bị tách gạch, thịt trong đầu tôm phục vụ cho ngành

chế biến tôm nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệm nguyên liệu.

1-3 Tình hình nghiên cứu trong & ngồi nƣớc
Hiện nay việc chế biến đầu tơm ở nƣớc ta chƣa đƣợc chú trọng nhiều, phần lớn
là dùng làm thức ăn cho gia súc gia cầm.
Những nƣớc có ngành ni tơm phát triển đều có cơng nghệ chế biến tơm hồn
chỉnh, khơng bỏ phí bất cứ bộ phận nào.

1-4 Tính cấp thiết và hƣớng thiết kế
Việc tách đƣợc phần thịt tôm ra khỏi đầu tôm nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế,
nâng cao chất lƣợng trong việc sản xuất thức ăn cho gia súc, gia cầm, làm muối tôm và

4

Luan van


trong các ngành chế biến thực phẩm khác. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo
máy ép là một đề tài cấp thiết, có tính ứng dụng cao.
Hƣớng thiết kế cho máy này là cấp liệu và lấy sản phẩm ra liên tục.

1-5 Phƣơng pháp và trình tự nghiên cứu
 Tham khảo kết quả nghiên cứu về việc chế biến đầu tôm.
 Tham khảo các thiết bị ép, nghiền.
 Thiết kế máy, chế tạo mơ hình.
 Thử nghiệm, đo các thông số.
 Hiệu chỉnh bản thiết kế
 Chuyển giao sản phẩm.

1-6 Quy trình chế biến đầu tơm

1.Phân loại:

5

Luan van


Lựa chọn những đầu tôm bị nát, bị ƣơn, hay bị quá hƣ hỏng để loại bỏ. Để đạt
hiệu quả cao, ngƣời ta thƣờng phân loại đầu tơm theo kích thƣớc. Những đầu tơm có
kích thƣớc nên cho vào cùng một mẻ.
2.Rửa:
Nguyên liệu sau khi thu về thƣờng lẫn tạp chất nhƣ đất, cát…cịn bám trên bề
mặt vỏ, vì vậy cần rửa sạch để loại bỏ lƣợng tạp chất này, cùng nhƣ để nâng cao chất
lƣợng sản phẩm đầu ra. Tuy nhiên, cần chú ý, ko nên rửa quá mạnh hoặc q kỹ, có
thể làm rửa trơi đi phần thịt trong đầu tôm.
3.Ép:
 Tách phần thịt tôm ra khỏi vỏ tôm.
 Lực ép đủ lớn để tách đƣợc lƣợng thịt tôm ra khỏi đầu tôm là lớn nhất.
4.Thành phẩm:
Sản phẩm ép đƣợc có thể sử dụng để làm thức ăn viên cho gia súc, gia cầm, làm
muối tôm, hoặc dùng để làm hƣơng liệu trong các ngành công nghiệp thực phẩm nhƣ
sản xuất bánh, snack…
Ngồi ra vỏ đầu tơm cịn đƣợc sử dụng làm nguyên liệu cho dƣợc phẩm…

6

Luan van

Chƣơng 2- CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP
Ép là q trình tác động lực cơ học vào đầu tơm làm đầu tôm bị biến dạng trên
vật cản nhằm phân chia pha lỏng và pha rắn trong đầu tôm, từ đó thu đƣợc thịt tơm và
xác vỏ tơm. Ép có các nguyên lý sau:
2.1 Ép gián đoạn :
1- Thiết bị ép khung bản (plate press):

Hình 2.1. Thiết bị ép khung bản
Khi thực hiện quá trình ép bằng thiết bị ép khung bản, nguyên liệu đƣợc cho
vào các túi bằng vải hoặc cotton, đặt vào giữa các bản cứng. Trên bản đó có các đƣờng
rãnh để giúp chất lỏng thốt ra ngoài dễ dàng. Các bản này đƣợc giữ nhờ 4 trục thẳng

7

Luan van


đứng. Áp suất thủy lực đƣợc tác dụng lên các bản này từ một đầu của thiết bị (thƣờng
từ phía dƣới lên). Cƣờng độ ép có thể đạt từ 31-62NM/m2, tùy thuộc vào đối tƣợng
nguyên liệu. Khi chịu tác dụng của áp lực, chất lỏng từ trong nguyên liệu sẽ thoát ra,
khuếch tán qua các túi lọc, theo các rãnh trên bản đi đến các kênh thu hồi chất lỏng.
Cần chú ý áp lực nên đƣợc tăng dần dần và theo từng giai đoạn để tăng hiệu suất thu
hồi sản phẩm, hạn chế hiện tƣợng nguyên liệu sẽ rò qua các vị trí giữa 2 bản. Nhƣợc
điểm của thiết bị này là cần nhiều lao động cho quá trình chuẩn bị nguyên liệu, ép,
tháo bã và làm sạch.
2-Thiết bị ép dạng hình trụ (cake press):

Hình 2.2. Thiết bị ép hình trụ
Thiết bị ép dạng hình trụ là thiết bị bao gồm một ống hình trụ, bên trên có các
lỗ nhỏ. Đƣờng kính của các lỗ này phụ thuộc vào từng loại nguyên liệu và áp lực ép.

Bên trong ống trụ có một bản cứng có thể di chuyển trong ống. Giữa bản di động này
và phía cuối của ống trụ đƣợc liên kết với nhau bằng một số sợi dây. Khi ép, nguyên
liệu sẽ đƣợc đặt vào trong ống, áp lực sẽ tác dụng lên bản di động, dần nén khối

8

Luan van


nguyên liệu. Chất lỏng dần thoát ra qua các lỗ trên thân trụ và đi vào kênh thu hồi. Khi
nén, các dây sẽ chùng lại và đóng vai trị nhƣ các kênh mao dẫn để giúp chất lỏng từ
bên trong nguyên liệu đi đến các lỗ thoát đƣợc dễ dàng hơn. Trong quá trình ép bằng
thiết bị này, sau khi tác dụng một lực ban đầu nhất định, sẽ ngƣng tác dụng lực, đồng
thời sẽ làm quay ống trụ. Khi đó, khối bã sẽ bị vỡ ra. Q trình nén lại tiếp tục. Thao
tác này giúp nâng cao hiệu suất thu hồi dịch ép.
3-Thiết bị ép dạng tang:

1 – nạp nguyên liệu vào tang; 2 – áp lực khí làm màng ép lên nguyên liệu; 3 – quá
trình ép tiếp diễn; 4 – làm tơi nguyên liệu; 5 – tháo bã rắn
Hình 2.3. Thiết bị ép dạng tang
Thiết bị này là một tank hình trụ, đặt nằm ngang. Bên trong thiết bị đƣợc chia
thành hai ngăn bằng một màng chất dẻo, lắp dọc theo chiều dài của tank. Nguyên liệu
đƣợc đƣa vào một phía của tank (khu vực nén). Khí nén sẽ đƣợc đƣa vào ở phía cịn lại
và tạo lực nén lên khối ngun liệu, làm chất lịng thốt ra qua các lỗ trên tank ở khu
vực nén. Sau khi q trình ép đƣợc thực hiện xong, khí đƣợc xả ra và tank sẽ quay làm
cho bã đƣợc đánh tơi ra và thốt ra ngồi qua kênh tháo bã. Thiết bị này thƣờng đƣợc
áp dụng để ép các loại trái cây. Ƣu điểm của thiết bị này là có thể làm việc tự động và
năng suất cao.
2.2 Ép liên tục :
1-Thiết bị ép trục

9

Luan van


Cấu tạo của thiết bị bao gốm các trục hình trụ, thƣờng đƣợc làm bằng kim loại
nặng. Trên các trục có rãnh. Khi nguyên liệu đi qua khe hẹp giữa 2 trục, sẽ xuất hiện
lực ép tác dụng lên nguyên liệu, khối vật liệu bị nén ép, pha lỏng tách ra và chảy theo
rãnh dầu, pha rắn đƣợc hứng bởi máng dẫn ra ngồi. Thơng thƣờng, thiết bị loại này
đƣợc thiết kế bao gồm nhiều trục nối tiếp với nhau để tăng hiệu quả quá trình ép.

1. Trục ép 1; 2. Trục ép 2; 3. Nguyên liệu vào; 4. Rãnh chứa dịch ép ;5. Hƣớng nạp liệu
Hình 2.4. Thiết bị ép dạng trục
2-Thiết bị ép dạng băng tải:

10

Luan van


Hình 2.5. Thiết bị ép dạng băng tải
Thiết bị đƣợc cấu tạo gồm hai băng tải đƣợc lắp song song với nhau, chuyển
động cùng chiều với nhau. Giữa hai băng tải có khe hẹp nhỏ. Trong hai băng tải, một
băng tải đóng vai trị nén và nằm phía trên, băng tải cịn lại (có các lỗ nhỏ để chất lỏng
thốt ra) đóng vai trị chịu lực, lọc và nằm ở dƣới. Băng tải nén là băng tải đóng vai trị
định hƣớng và điều khiển tốc độ. Các băng tải này chuyển động nhờ các trục truyền
động. Khi hoạt động, nguyên liệu đƣợc đƣa vào ở một đầu của băng tải, dƣới tác dụng
của lực ép giữa hai băng tải, chất lỏng sẽ thoát ra và đƣợc thu hồi. Ở phần cuối của
băng tải, bã đƣợc tách ra nhờ vào thanh dao cạo. Một số thiết bị ép băng tải chỉ gồm
một băng tải, đƣợc chuyển động qua khe hẹp giữa hai trục hình trụ rỗng. Một trục sẽ

có các lỗ nhỏ để chất lỏng đi qua. Khi hoạt động, lực ép đƣợc tạo ra khi nguyên liệu đi
qua khe hẹp giữa hai trục, dịch ép sẽ thoát ra và đi qua các lỗ trên trục hình trụ rồi đi
vào kênh thu hồi dịch ép. Thiết bị băng tải thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình ép các
loại trái cây. Ƣu điểm của thiết bị này là năng suất lớn nhƣng khó vệ sinh và bảo trì,
chi phí đầu tƣ thiết bị đắt.
3- Thiết bị ép dạng trục vít (screw press):

Hình 2.6. Thiết bị ép dạng trục vít

11

Luan van


Nguyên liệu đƣợc đƣa vào phễu nạp liệu, nhờ tác dụng của trục ép, nguyên liệu
di chuyển dọc theo trục ép, do trục ép có đƣờng kính thay đổi nên áp suất tạo ra trong
buồng ép có xu hƣớng tăng dần, từ đó tạo ra áp lực để tách pha rắn và pha lỏng trong
nguyên liệu ra, dịch ép theo màng lƣới của buồng ép để ra ngoài và chảy xuống máng,
bã ép đƣợc thoát ra qua cửa xả đầu trục và có thể thay đổi áp lực thơng qua việc thay
đổi kích thƣớc khe hở để tăng hiệu suất ép.
2.3 Kết luận:
Từ nguyên lý hoạt động của 6 loại thiết bị trên và dựa trên nguyên liệu đầu vào
là đầu tôm, ta nhận thấy thiết bị ép dạng trục có nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ
chế tạo. Đồng thời có thể hoạt động liên tục, nâng cao năng suất của máy ép. Ngồi ra
thiết bị dạng trục cịn dễ tháo lắp để vệ sinh thay thế. Do đó ta chọn thiết kế và chế
tạo máy ép đầu tôm dạng trục cuốn với 2 cặp trục.

12

Luan van

Chƣơng 3- THỰC NGHIỆM VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ÉP
3.1 Cơ sở thiết kế máy ép:
1. Các thông số ban đầu:
-

Năng suất : 500 kg/ngày.

-

Nguyên liệu: Đầu tôm sau khi đã đƣợc tách ra khỏi thân tôm.

2. Các tiêu chí thiết kế:
-

Đạt hiệu suất 50% chất dịch đƣợc ép ra khỏi đầu tôm hoặc hơn.

-

Đạt đƣợc hoặc cao hơn năng suất cho trƣớc.

-

Dễ thay đổi, điều chỉnh tốc độ, khe hở, dễ thay thế phụ tùng.

-

Đủ công suất, chi phí thấp.

13

Luan van


Nguyên
liệu vào

Trục ép
Trục ép
Dao gạt

Cánh gạt liệu

Tấm lƣới
Phễu hứng
dịch lỏng

Phễu hứng vỏ
đầu tơm

Dịch
Hình 3.1. Sơ đồ ngun lý của máy ép

c. Nguyên lý làm việc:
Khi máy làm việc, cặp trục đầu tiên có khe hỡ giữa 2 trục lớn, sẽ ép sơ bộ, làm
giảm kích thƣớc của đầu tơm, chuẩn bị cho giai đoạn ép tinh ở cặp trục thứ 2. Q
trình này sẽ làm giảm 30–50% kích thƣớc của đầu tôm. Sau khi đi qua cặp trục thứ
nhất đầu tôm sẽ đƣợc hƣớng vào cặp trục thứ hai để ép tinh. Cặp trục thứ 2 có khe hỡ
giữa 2 trục nhỏ, sẽ ép tinh để ép lấy hết dịch trong đầu tơm. Trên các trục có gắn các

tay gạt để gạt sạch hết các bã và dịch cịn dính trên trục sau q trình ép. Đầu tơm sau
khi ép sẽ đƣợc hứng tại một sàng có đục các lỗ nhỏ, trên sàng có cách tay gạt để gạt
phần thịt xuống và giữ phần vỏ lại.

14

Luan van


Trên bề mặt trục của cặp trục thứ nhất có các rãnh nhỏ để tăng hệ số ma sát,
giúp nguyên liệu vào dễ hơn. Bề mặt trục của cặp trục thứ 2 đƣợc làm nhẵn, độ nhấp
nhô cho phép trong giới hạn 0,025 – 0,05 µm.
Trong thực tế thƣờng gặp các trục cuốn các máy ép, đập hạt và máy xay hạt
trong giới hạn từ 150 – 350mm.
Đƣờng kính của trục có rãnh thƣờng lấy bằng đƣờng kính tính tốn của các trục
nhẵn để tránh cho thức ăn khơng dính bết vào mặt trục (vì khi nghiền đầu tơm có độ
ẩm khá lớn).
d. Các thơng số cần lựa chọn tính tốn:
-Đƣờng kính trục: D.
-Chiều dài trục: l.
-Khối lƣợng ngun liệu vào.
3.2 Thiết kế sơ bộ và tính tốn các thơng số:
1- Chế tạo mơ hình thực nghiệm:
Vì hiện nay chƣa có nghiên cứu nào về máy ép đầu tơm nên phải chế tạo mơ
hình thực nghiệm dựa trên những tính tốn sơ bộ để lấy thơng số tính tốn.
Dùng vật liệu dễ gia công chế tạo cặp trục cán, thân máy và cân đồng hồ đo lực
để xác định lực ép

15

Luan van


Hình 3.2. Mơ hình trục ép

Hình 3.3. Đo và thu kết quả
Tơm đƣợc lựa chọn thực nghiệm có kích thƣớc dài 30mm, đƣờng kính đầu tơm
khoảng 5÷ 10mm. Trục ép đƣợc chế tạo với đƣờng kính D = 85mm, l = 120mm, chiều
dài cánh tay đòn = 25mm.

16

Luan van


Khi thực nghiệm, nhận thấy đầu tơm có độ đàn hồi cao, phần rỗng trong đầu
tơm có thể tích tƣơng đối lớn. Nguyên liệu đầu tôm sau khi đƣợc xử lý cắt bỏ khỏi
thân tơm kích thƣớc giảm so với ban đầu khoảng 10 ÷ 20%.
Theo thực nghiệm trên mơ hình, để ép sơ bộ, chuẩn bị cho quá trình ép tinh, cần
chọn khoảng hở giữa 2 trục của cặp trục thức 1 là δ = 5mm. Khoảng hở lớn hơn sẽ
khơng làm giảm kích thƣớc đầu tơm xuống mức cần thiết, nếu khoảng hở q nhỏ đầu
tơm sẽ khó đi qua, gây ứ đọng.
Tiến hành đo với số tôm trên khe hở của cặp trục lần lƣợt là 3, 2, 1 con.
Thông số đo đạc ở cặp trục thứ 1:
Bảng 1. Trị số đo đạc thử nghiệm trên cặp trục thứ nhất
Lực cần thiết để ép

Lực trung bình để

(N)

ép 1 đầu tôm (N)

3

43

14,3

2

3

46

15,3

3

3

50

16,6

4

3

35

11,6

5

2

38

19

6

2

34

17

7

2

26

13

8

2

29

14,5

9

1

16

16

10

1

22

22

11

1

25

25

12

1

21

21

Lần đo

Số tôm trên trục

1

17

Luan van


Chọn trị số lớn nhất F = 25N. Momen xoắn cần thiết để ép
Mx=25x0,025=0,525Nm
Sau khi qua cặp trục thứ nhất, để gạch tơm có thể tách ra khỏi đầu tơm hoàn
toàn, cần ép với khoảng cách trục là δ = 1mm.
Thông số đo đạc ở cặp trục thứ 2:
Bảng 2. Trị số đo đạc thử nghiệm trên cặp trục thứ hai
Lực cần thiết để ép

Lực trung bình để

(N)

ép 1 con tôm (N)

3

42

14

2

3

36

12

3

3

55

18,3

4

3

44

14,6

5

2

46

23

6

2

49

24,5

7

2

43

21,5

8

2

32

16

9

1

22

22

10

1

23

23

11

1

19

19

12

1

33

33

Lần đo

Số tôm trên trục

1

Chọn trị số lớn nhất F = 33N. Momen xoắn cần thiết để ép:
Mx=33x0,025=0,85Nm
Thông số đo đạc ở trên chỉ mang tính tƣơng tối vì số lƣợng đo đạc ít, chỉ đo trên
1 loại tơm. Vì thế cần phải chế tạo thử, sau đó mới điều chỉnh để tìm ra thơng số tối
ƣu.

18

Luan van


2- Tính tốn đường kính của trục:

Hình 3.4. Sơ đồ đặt lực của cặp trục.
Theo 7.2.2.1/171,[3], ta xét một hạt vật liệu có đƣờng kính d nằm trong khe
nghiền của một máy nghiền hai trục có đƣờng kính D quay cùng vận tốc. Hai điểm A 1
và A2 là vị trí tiếp xúc của hạt với cặp trục nghiền, góc kẹp là α đƣợc xác định bởi bán
kính OA1 và OA2 với đƣờng nối tâm O1O2 của cặp trục. Trục tác dụng lên hạt một lực

P thì ngƣợc lại trục cũng chịu một lực P từ hạt và lực P này tác dụng lên trục theo
hƣớng từ A1 đến O1 gây ra lực ma sát F theo phƣơng tiếp tuyến với trục và có chiều
kéo hạt về phía khe nghiền. Thành phần thằng đứng của lực P do trục tác dụng lên hạt
là Psinα có tác dụng kéo hạt ra khỏi khe nghiền, còn thành phần thẳng đứng của lực
ma sát F là Fcosα có tác dụng đẩy hạt vào khe nghiền. Vậy điều kiện để đẩy hạt vào
khe nghiền là:
Psinα < Fcosα
Thay lực ma sát F = f.P và hệ số ma sát giữa hạt và vật liệu chế tạo trục f = tgφ
với φ là góc ma sát, ta đƣợc:
Psinα < f.Pcosα
 tanα < f

19

Luan van


 tanα < tanφ
 α<φ
Gọi δ là khoảng cách giữa hai trục nghiền trên đƣờng nối tâm O1 và O2, ta cũng
có:
Cosα =
Trị số góc kẹp α đạt tới giới hạn lớn nhất là αmax = φ
Khi đó D cũng đạt giá trị nhỏ nhất Dmin và đƣợc xác định từ biểu thức:
Cosφ =

 Dmin =
 Đƣờng kính của cặp trục thứ nhất:
Với đƣờng kính đầu tơm ứng với d =10m. Theo thực nghiệm khe hẹp của cặp
trục thứ nhất ta chọn δ =5 mm, với φ = 15o (bảng 7.49/172,[3])

=

=137,06 mm

Chọn D thực tế có tính tới hệ số an toàn: D = 1,2Dmin= 137,06.1,2 = 164,47 mm.
 Đƣờng kính cặp trục thứ 2:
Tƣơng tự, ta chọn δ=1mm, với φ=15o (bảng 7.49/172,[3])
=

= 113,65 mm

Chọn D thực tế có tính tới hệ số an toàn: D = 1,2Dmin= 113,65.1,2 = 135,18 mm.
Máy ép đầu tôm đƣợc sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong thành phần
nguyên liệu có chứa muối và các chất có thể gây sét rỉ bề mặt. Để bảo đảm an toàn vệ
sinh thực phẩm ta chọn vật liệu làm trục ép là Thép khơng rỉ có mác thép TP (SUS)
316 . Để giảm chi phí vật liệu chế tạo, ta chọn loại ống Inox đã đƣợc tiêu chuẩn hóa để
chế tạo trục ép.
20

Luan van


Hình 3.5. Kích thước ống theo tiêu chuẩn ASTM
Theo bảng trên ta chọn:
Cặp trục thứ 1: D1 = 168,28mm, dày 7,11mm
Cặp trục thứ 2: D2 = 141,3mm, dày 6,55mm
Ngoài ra khi chọn ổ lăn ta chọn loại ổ bi tự lựa để đảm bảo khoảng cách trục,
đồng thời có miếng đệm để che chắn cho ổ bi khỏi nƣớc, tránh rỉ sét và đảm bảo vệ
sinh an toàn thực phẩm.

21

Luan van


3- Rãnh răng trên bề mặt trục:
Trong quá trình ép bằng các trục thì hình dạng và trạng thái của bề mặt trục
cuốn có ý nghĩa quyết định. Bề mặt rãnh răng đƣợc tạo ra bằng cách cắt các trục cuốn
bằng những lƣỡi dao ở các máy đặc biệt cắt răng trục ép.
Răng đƣợc đặc trƣng bằng hình dạng, độ nghiêng và số răng trên một đơn vị độ
dài của cung tròn. Khoảng cách t1 theo vòng tròn giữa hai đỉnh răng gọi là bƣớc răng.
Khoảng cách h giữa vòng tròn chân răng và vòng tròn đỉnh răng đo theo bán kính trục,
gọi là chiều cao răng.
Trong các loại máy ép kiểu trục, các răng thƣờng không cắt theo đƣờng sinh mà
theo đƣờng xoắn ốc. Độ nghiêng của răng thƣờng trong giới hạn từ 5 – 100. Ý nghĩa
của độ nghiêng răng là tạo cho cả trục cuốn làm việc đƣợc đều hơn và tránh rung. Khi
bố trí các răng theo đƣờng sinh thì quá trình làm việc sẽ tiến hành một cách tuần tự
từng đợt, đồng thời các mặt răng đƣợc bố trí lệch nhau giữa 2 trục để tăng độ ma sát,
giúp nguyên liệu đƣợc đi qua dễ hơn. Ngoài ra rãnh răng nghiêng giúp cho các lƣỡi
dao vệ sinh trục làm việc dễ dàng hơn.
Theo số liệu thí nghiệm sử dụng máy ép trục uốn ở Kraxnodar (Nga), các điều
kiện tốt nhất sẽ đạt đƣợc nếu trục cuốn có độ nghiêng rãnh là 60 đối với máy nghiền to,
và 100 đối với máy nghiền nhỏ, ở đây ta chọn góc nghiêng là 100. Để thuận lợi cho
việc chế tạo ta chọn kích thƣớc của rãnh: chiều rộng rãnh b = 5 mm, độ sâu rãnh
h=1,5mm.
Theo khảo sát thì đƣờng kính của đầu tơm từ 5 ÷ 10 mm = 0,5 ÷ 1 cm, vậy để
đầu tơm có thể đƣợc ép dễ dàng cần chế tạo trục với khoảng cách giữa 2 rãnh phải ≤
5mm , ta chọn 5mm. Bƣớc rãnh t1 = 5 + b = 10mm.
Theo 7.2.2.3/178,[3]:
Số rãnh trên tồn bộ chu vi trục sẽ có cơng thức:

Trong đó:

22

Luan van


D – đƣờng kính trục, D1 = 168,28mm, D2= 141,3mm
Ta có:
Số rãnh trên tồn bộ chu vi trục 1: x = 52,7 răng, chọn x = 54 rãnh.
Số rãnh trên toàn bộ chu vi trục 2: x = 42,3 răng, chọn x = 44 rãnh.
Biên dạng răng trên trục:

Hình 3.6. Biên dạng răng
Thiết kế sơ bộ trục:

3.7. Hình dáng sơ bộ trục 1,2

23

Luan van


4- Năng suất:
Năng suất của mỗi cặp trục cuốn là lƣợng nguyên liệu đi qua khe hở giữa các
trục cuốn trong một đơn vị thời gian. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, mà những yếu tố
cơ bản là: bề rộng của khe hở làm việc, chiều dài của các trục cuốn, tính chất nguyên
liệu và độ chất đầy thể tích của khe hở làm việc (hệ số chứa đầy). Hiện nay chƣa có
nghiên cứu nào về máy ép đầu tơm, vì thế chế tạo máy ép thử nghiệm để thực nghiệm,

chọn ra các thơng số phù hợp, sau đó hoàn thiện và đƣa vào sản xuất để phục vụ nhu
cầu của thị trƣờng.
Đối với cặp trục nhẵn xoắn để ép đầu tôm, quay với cùng vận tốc nhƣ nhau,
năng suất đƣợc tính theo cơng thức:
Q = 3600.δ1.γ.L.v.K (kG/h) (cơng thức 7.68/179,[3])
Trong đó:
δ1 - bề rộng của khe hở làm việc giữa hai trục. δ1=1.10-3(m)
L - chiều dài của các trục, m
v - vận tốc quay của trục (m/s) , v là vận tốc trung bình của vật đi qua khe
nghiền.
vtb =

(vn,vc - vận tốc của trục nhanh và trục chậm). Ở đây chƣa có thơng

số cụ thể nên ta tạm thời chọn theo bảng 7.6/170,[3], vận tốc của trục ở loại máy
nghiền 4 cặp trục là trục chậm v1 = 1,2m/s, trục nhanh v2 = 2m/s. Sau khi chế tạo máy
sẽ tiến hành thực nghiệm để chọn ra vận tốc tối ƣu. Trong công thức trên lấy v theo
v2=2m/s.
γ - khối lƣợng riêng của đầu tôm, qua thực nghiệm ta tính đƣợc γ = 310 kG/m3
K: hệ số chứa của khe hở làm việc = 0,1-0,2. Chọn K = 0,15
Q : năng suất. Q = 500kg/ngày = 62,5kg/giờ

Ta chọn L = 200 mm

24

Luan van